专利名称：系统重启电路及其系统重启方法
技术领域：
本发明提供一种系统重启(restart)电路及重启方法，尤其指一种适用 于可携式电子产品的自发性系统重启电路及其系统重启方法。
背景技术：
图1为公知笔记型计算机、随身音像播放器、手机、掌上型游乐器等可 携式电子产品的电源处理电路示意图，其解决微处理器10当机的机制通过由 按下重启开关12以将双极结型晶体管(BJT) 14关断，使得场效应晶体管 (FET) 16的源极-栅极电压(VSG)低于其导通电压而截止，此时电源VBAT所提 供的电流无法导入系统电源供电电路18，所以整体系统就会停止运作。而若 要再度启动系统，使用者必须经由按压一电源开机/关机开关(未显示)以便 于端点A输入一启动信号PW 0N/0FF以启动双极结型晶体管14，如此一来， 场效应晶体管16方能建立通道以再度导通电流来启动系统电源供电电路18, 因此，公知的电路结构并无法经由一个重启键自动完成整个重启操作。
一般而言，系统重启机制可分为硬件重启及软件重启两种，由于可携式 电子产品追求体积轻薄短小， 一般无法提供硬件重启功能，因此多以软件方 式执行重新开机，如台湾专利申请第094101935号所公开，其于掌上型装置 中预先设定特定指令，并于需要重置时通过操作介面启动该指令以进行重启， 然而在软件或微处理器也不能工作时，该指令亦无法运作，使用者就仅能采 取将电子产品断电，如拔掉电池的手段来强制执行关机及重新启动，不但耗 费时间，更容易损害内部电路，对使用者来说并不方便。
又或者如台湾专利申请第087204117号所揭示的，，笔记型计算机的电源 重置电路装置"，其电路结构如图2所示，当触控重启开关20时，会造成周 边装置控制单元22的输入电压的改变，因而触发周边装置控制单元22而使 其送出电源开启信号至电源供电单元24以重新开机，因此在需要重新开机的 情况下，可经由电源重置电路装置进行重新开机，而无须关掉笔记型计算机 的电源，但此装置的结构复杂，需要场效应晶体管(FET)26与脉冲宽度调制
28等单元，4吏得产品的生产成本提高。
发明内容
因此本发明的目的的一在于提供一种低成本的系统重启电路及其系统重 启方法，可设置于可携式电子产品或是其他需要硬件重启功能的电子产品来 提供硬件重启功能，以解决上述公知技术的问题。
依据本发明的一实施例，其公开一系统重启电路。该系统重启电路包含 有一电容性元件，其第一端耦接于第一电压电平； 一重启开关，分别耦接于 该电容性元件的第二端与第一电压电平，用来选择性地将该电容性元件的第 二端耦接至第一电压电平；第一电路，耦接于第二电压电平、该电容性元件 的第二端以及一系统电源供电电路，用来在一重启时间内于第二电压电平与 电容性元件之间建立一电流路径，并依据该电容性元件的第二端的电压电平 来于其输出端设定系统电源供电电路的一启动信号的电压电平，其中当启动 信号的电压电平达到一预定值时，系统电源供电电路才会产生输出；以及第 二电路，耦接于第一电路，用来于重启时间内控制第一电路持续建立电流路 径。
此外，依据本发明的另一实施例，其公开一种系统重启方法。该系统重 启方法包含有提供第一端耦接于第一电压电平的电容性元件；选择性地将 该电容性元件的第二端耦接至该第 一 电压电平来启动一重启操作；以及在一 重启时间内，于第二电压电平与该电容性元件之间持续建立一电流路径，并 依据该电容性元件的第二端的电压电平来设定系统电源供电电路的 一启动信 号的电压电平，其中当启动信号的电压电平达到一预定值时，系统电源供电 电路才会产生输出。
图1为公知可携式电子产品的电源处理电路的示意图。 图2为公知笔记型计算机的电源重置电路装置的方块图。 图3为本发明系统重启电路的一实施例的方块图。 图4为本发明系统重启方法的一实施例的流程图。 图5为图3所示的系统重启电路的电路示意图。
图6为图5所示的系统重启电路于重启操作中对电容进行放电的示意图。
图7为图5所示的系统重启电路于重启操作中对电容进行充电的示意图。 主要元件符号说明
10、 50微处理器12、 20、 34 重启开关
l4、 52 双极结型晶体管16、 26 场效应晶体管
18、 40系统电源供电电路22周边装置控制单元
24 电源供电单元28脉冲宽度调制单元
30系统重启电路32 电容性元件
36 第一电路 38 第二电路
42控制开关44第一电压调整元件
44a、 44b、 48a、 48b 二极管46 阻抗元件
48第二电压调整元件
49
具体实施例方式
请参阅图3,图3为本发明系统重启电路的一实施例的方块图。于本实 施例中，系统重启电路30包含有一电容性元件32 (例如一电容)，其第一端 NA耦接于第一电压电平VI; —重启开关34,耦接于电容性元件32的第二端 NB与第一电压电平VI，用来选择性地将电容性元件32的第二端NB耦接至第 一电压电平V1;第一电路36,耦接于第二电压电平V2、电容性元件32的第 二端NB以及系统电源供电电路40;以及第二电路38，耦接于第一电路36。 请注意，在不影响本发明技术公开的情况下，图3中仅显示出与本发明系统 重启电路30有关的电路元件。
第一电路36用来在重启时间内于第二电压电平V2与电容性元件32之间 建立一电流路径，于本实施例中，第一电路36包含有一控制开关42 (例如 一场效应晶体管)与至少第一电压调整元件44;其中控制开关42的第一端 Nl耦接于第二电压电平V2 (例如由电池所供电的电压)，第二端N2耦接于第 一电路36的输出端NO,以及控制开关42依据其控制端NC的控制电压来决 定是否导通；而第一电压调整元件44具有一 PN结(例如，第一电压调整元 件44由一二极管来加以实现)，耦接于第一电路36的输出端与电容性元件 32的第二端，其依据电容性元件32的第二端NB的电压电平调整系统电源供 电电路40的启动信号EN的电压电平，请注意，仅有当启动信号EN的电压电 平达到一预定值时，系统电源供电电路40才会产生输出，因此，本实施例中，
第一电路36中第一电压调整元件44的数目根据系统电源供电电路40的启动 电压而定。
此外，第二电路38则是用来于重启时间内控制第一电路36持续建立上 述的电流路径，于本实施例中，第二电路38包含有一阻抗元件46 (例如由 电阻所构成)，耦接于控制开关42的第一端Nl与控制端NC之间，以及至少 一具有一PN结的第二电压调整元件48 (例如一二极管)，耦接于电容性元件 32的第二端NB与控制开关42的控制端NC,用来依据电容性元件32的第二 端NB的电压电平调整控制开关42的控制电压，因此第二电压调整元件48的 数目根据控制开关42的导通电压而定。
依据上述系统重启电路的实施例，本发明的系统重启方法如图4的流程 图所示，首先将电容性元件32的第一端NA耦接至第一电压电平Vl(步骤 S10),并通过由重启开关34将电容性元件32的第二端NB耦接至第一电压电 平VI使得电容性元件32的第二端NB的电压电平改变，以启动重启操作来关 断系统电源供电电路40 (步骤S12)，而步骤S14于第二电压电平V2与电容 性元件32间建立一电流路径，并依据电容性元件32的第二端NB的电压电平 设定系统电源供电电路40的启动信号EN的电压电平，接着，步骤S16于重 启时间内持续维持该电流路径，直到系统完成重启。请注意，当启动信号EN 的电压电平达到系统电源供电电路40其启动电压时，系统电源供电电路40
会再度启动而产生输出，以完成重启操作。
请一并参阅图3与图5,图5为图3所示的系统重启电路30的电路示意
图。为了详细说明本发明的操作原理及过程，以下以图5的电路为例说明系 统重启电路30如何完成硬件重启的功能，其中第一电压电平VI为接地 (ground)电平，第二电压电平V2为电源VBAT，电容性元件32为一电容，控 制开关42为一场效应晶体管(亦即PMOS晶体管)，阻抗元件46由电阻所构 成，并以二极管作为第一电压调整元件44及第二电压调整元件48。请注意， 图5所示的电路配置仅用来作为范例说明，并非为本发明的限制条件，亦即， 在不违背本发明的精神下，其他的电路配置亦是可行的，举例来说，假若大 致上可获得相同的结果，亦可对图5所示的电路进行适当修改以新增或移除 有源/无源元件，如此的设计变化亦属本发明的范畴。
如图5所示，在正常的稳定状态下，启动信号EN的电压电平VEN此时趋 近电源VBAT所提供的电压电平(高于系统电源供电电路40所设定的^动电
压)，而电容32的一端的电压电平Vc (由于电容32的另一端接j也，故电容 32即为VC)则由电源VBAT充电至VBAT-VD1-VD2,其中VD1为二极管44a之 间电压，以及VD2为二极管44b之间电压，此时二极管44a、 44b的状态为截 止(0FF)。而为了维持场效应晶体管42开启，使电源VBAT持续输入系统，必 须使场效应晶体管42的源极-栅极间电压VSG大于其导通电压(例如1. 5V)， 因此微处理器50会控制双极结型晶体管(BJT)52使其处于饱和状态 (saturation mode),此时，双极结型晶体管52的集极端的电压约为0. 2V, 故二极管48a、 48b同样处于截止状态，请注意，电容32在正常的稳定状态 下相当于开路。
当重启开关34被按下时，如图6所示，重启开关34形成一放电路径， 电容32便依图中箭头所示方向快速地由原本的电压电平VBAT-VD1-VD2放电 至0V,此时电源供电电路40的启动信号EN的电压电平VEN会因为电容32 的放电而随的下降，当电容32的一端的电压电平VC等于0V时，启动信号 EN的电压电平VEN此时便为第一电路36中二极管间电压的总和(亦即 VD1+VD2)，因此只要第一电路36中二极管之间电压总和小于电源供电电路 40的启动电压，电源供电电路40就会在重启开关34被按下时停止运作而使 系统关断，此时微处理器50会停止运作，故双极结型晶体管52会由于没有 电流流过而进入截止状态。在本实施例中，系统电源供电电路40为一降压转 换器(buck converter),其启动电压为1. 5V,而第一电路36使用两个二极 管44a、 44b，因此重启开关34按下时，系统电源供电电路40的启动信号EN 的电压电平VEN为VD1+VD2=1. 4V,低于其启动电压1. 5V,因此造成电源供电 电路40关断。请注意，本发明并不限于以降压转换器来实现系统电源供电电 路40。
接着，当使用者放开重启开关34后，由于电容32的一端的电压电平VC 此时为0V，故二极管44a、 44b、 48a、 48b便会因为顺向偏压而导通，所以， 电源VBAT会经由第一电路36及第二电路38对电容32充电以提升电压电平 VC,如图7的箭头所示，由于系统电源供电电路40的输入电压VEN等于 VD1+VD2+Vc，因此当电容32的一端的电压电平VC升高至0. 1V时，系统电源 供电电路40即可因为启动信号EN达到启动电压1. 5V而再度工作以便提供输 出来让系统重新启动，并在经过一段重启时间(reset time)(例如220ms)后 完成整个重启操作。在此，二极管44a、 44b提供了加速系统电源供电电路
40自关断状态回复至启动状态的功能，由于使用了两个二极管，电容32只 要从OV充电至0. IV,系统电源供电电路40即可获得足够的电压(VEN-l. 5V) 来重新启动，若是只使用一个二极管的话，系统电源供电电路40必须等到电 容32充电至0. 8V方可启动，将会拉长系统重启的时间，然而请注意，即使 仅使用单一二极管，此一电路配置仍属本发明的范畴。
在系统于经过上述重启时间而重启完成后，微处理器50便再度控制双极 结型晶体管52使其导通并处于饱和状态，此时，双极结型晶体管52的集极 端的电压为0. 2V,而电容32的一端的电压电平VC高于0. 2V，故二极管48a、 48b便会截止，请注意，场效应晶体管42仍维持导通状态，因此，于系统经 过上述重启时间而重启完成后，电源VBAT仍会持续对电容32充电，而当电 容32经由第一电路36持续充电至VBAT-VD1-VD2时，二极管44a、 44b也跟 着截止，最后，系统重启电路30即回复到原本的稳定状态。
值得注意的是，于重启操作的过程中，由于第二电路38中的二极管48a、 48b导通时，场效应晶体管42的栅极电压大致上等于二极管48a上的电压 VD3、二极管48b之间电压VD4及电容32的电压电平VC的总和(VD3+VD4+Vc)， 因此只要适当选择第二电路38中二极管的数目，即使在系统当机以致于微处 理器50无法正常运作来将双极结型晶体管52维持在饱和状态时，仍可通过 由二极管48a、 48b在场效应晶体管42的栅极产生一确定可使其源极-栅极间 电压VSG大于其导通电压的低电压，确保场效应晶体管42保持开启以于重启 时间内持续建立所要的电流路径。以VBAT=3. 5V为例，在重启开关34被按下 时，场效应晶体管42的栅极端电压为VD3+VD4-1. 4V，而VSG-3. 5-1. 4=2. IV, 其大于导通电压1.5V，故场效应晶体管42维持导通，电源VBAT可顺利经由 第一电路36及第二电路38提供电容32所需的充电电流。然而，于双极结型 晶体管52导通的前，若电容32的电压已达到VBAT-VSG- VD3-VD4时，又会 使得场效应晶体管42关断，因此电容值的选择十分重要，必须使电容32在 重启时间(例如220ms)内不会充电至VBAT-VSG- VD3-VD4-0. 6V,依照以下 所示的电容充放电公式<formula>formula see original document page 9</formula>(1)
其中为时间常数，y(tO)为电压初始值-O，以及y(oo)为稳态值-VBAT-VD3-VD4=2.1。分别将y(t)代入y(tl)-0.1及y(t2)-0.6,得出tl-O. 3，6 ,
t2=0. 05 ,为了<吏电压/人0. IV升至0. 6V的时间大于重启时间220ms，令tl -12 250ms，得出 0.874，因此电容32的电容值C 10.53 F,虽然由运算式(l) 计算出的电容大小没有上限，但电容值太大将会使电容32充至0. IV以启动 系统电源供电电路40的时间变长，徒增等待的时间，故较佳实施例为选择稍 大于10. 53 F的电容即可。
在上述实施例中，电容32由高电位放电至低电位，促使系统电源供电电 路40的输入电压电平VEN低于其启动电压而关断，再由电源VBAT对电容32 充电， -使系统电源供电电路40的启动信号EN的电压电平VEN由^[氐电位回复 至高电位来启动系统电源供电电路40以便完成系统重启的操作；然而，于其 他实施例中，假设系统电源供电电路40于启动信号EN的电压电平VEN低于 一启动电压时才会运作来产生输出，则依据上述的技术公开，本领域的技术 人员应可轻易地了解，经由适当的电路设计，本发明亦可于电容32的电压由 低电位充电至高电位而超过该启动电压时关断系统电源供电电路40，并在电 容32放电至低于该启动电压时自动启动系统电源供电电路40，此一设计变 化亦属本发明的范畴。
相较于公知技术，本发明仅利用了数个二极管及一个电容，达到电气隔 离、重启信号检测、系统关机、自发性系统重启与预留重启时间等系统重启 电路应具备的各功能，在系统需要重新启动时，使用者只要按下重启开关， 系统重启电路便会检测到重启信号而将系统关机，当使用者放开重启开关时， 便会自发性的重新启动系统，并在重启时间后完成重新开机的操作，而本发 明的系统重启电路稍后也将达到稳态而停止运作，使系统回复至正常状态而 不影响原始电路的电气特性。此外在系统关机时，系统重启电路并不会浪费 任何额外的电源消耗，由于本发明的结构相当简单，且可在不更动也不影响 原始电路的情况下综合于原始电路中，特别适用于各种可携式电子产品，如 笔记型计算机、随身音像播放器、手机、掌上型游乐器等，或是任何需要硬 件重置功能的电子产 品。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效 变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种系统重启电路，包含有一电容性元件，其第一端耦接于第一电压电平；一重启开关，分别耦接于该电容性元件的第二端与该第一电压电平，用来选择性地将该电容性元件的该第二端耦接至该第一电压电平；第一电路，耦接于第二电压电平、该电容性元件的该第二端以及一系统电源供电电路，用来在一重启时间内于该第二电压电平与该电容性元件之间建立一电流路径，并依据该电容性元件的该第二端的电压电平来于其输出端设定该系统电源供电电路的一启动信号的电压电平，其中当该启动信号的电压电平达到一预定值时，该系统电源供电电路才会产生输出；以及第二电路，耦接于该第一电路，用来于该重启时间内控制该第一电路持续建立该电流路径。
2. 如权利要求1所述的系统重启电路，其中该第一电路包含有 一控制开关，其第一端耦接于该第二电压电平，第二端耦接于该第一电路的该输出端，以及一控制端，其中该控制端依据一控制电压来决定该控制 开关是否导通；以及至少第一电压调整元件，具有一PN结，该第一电压调整元件耦接于该第 一电路的该输出端与该电容性元件的该第二端，用来依据该电容性元件的该 第二端的电压电平调整该启动信号的电压电平。
3. 如权利要求2所述的系统重启电路，其中该第一电压调整元件为一二 极管，以及该控制开关为一晶体管。
4. 如权利要求2所述的系统重启电路，其中该第一电路包含有N个第一电压调整元件，而N根据该系统电源供电电路的启动电压而定。
5. 如权利要求2所述的系统重启电路，其中该第二电路包含有 一阻抗元件，耦接于该控制开关的该第一端与该控制端；以及 至少第二电压调整元件，具有一PN结，该第二电压调整元件耦接于该电容性元件的该第二端与该控制开关的该控制端，用来依据该电容性元件的该 第二端的电压电平调整该控制电压。
6. 如权利要求5所述的系统重启电路，其中该第一电压调整元件与该第 二电压调整元件均为二极管，以及该控制开关为 一 晶体管。
7. 如权利要求5所述的系统重启电路，其中该第二电路包含有M个第二 电压调整元件，该控制开关为一晶体管，而M根据该晶体管的导通电压而定。
8. 如权利要求1所述的系统重启电路，其中该第二电路包含有 至少第二电压调整元件，具有一PN结，该第二电压调整元件耦接于该电容性元件的该第二端与该第一电路，用来依据该电容性元件的该第二端的电 压电平提供一控制电压到该第一电路，以控制该第一电路于该重启时间内提 供该电流到该电容性元件。
9. 如权利要求8所述的系统重启电路，其中该第二电压调整元件为一二 极管。
10. 如权利要求1所述的系统重启电路，其中该电容性元件为一电容， 其电容值大小根据该重置时间而定。
11. 如权利要求l所述的系统重启电路，其应用于一可携式电子产品。
12. 如权利要求1所述的系统重启电路，其应用于一电子产品。
13. —种系统重启方法，包含有 提供一电容性元件，其第一端耦接于第一电压电平； 选择性地将该电容性元件的第二端耦接至该第一电压电平来启动一重启操作；以及在一重启时间内，于第二电压电平与该电容性元件之间持续建立一电流 路径，并依据该电容性元件的该第二端的电压电平来设定该系统电源供电电 路的一启动信号的电压电平，其中当该启动信号的电压电平达到一预定值时， 该系统电源供电电路才会产生输出。
14. 如权利要求12所述的方法，其应用于一可携式电子产品。
15. 如权利要求12所述的方法，其应用于一电子产品。
全文摘要
本发明提供系统重启电路及其系统重启方法。重启电路包含有电容性元件，其第一端耦接于第一电压电平；重启开关，用来选择性地将电容性元件的第二端耦接至第一电压电平；第一电路，用来在重启时间内于第二电压电平与电容性元件之间建立一电流路径，并依据电容性元件第二端的电压电平于其输出端设定系统电源供电电路的启动信号的电压电平；以及第二电路，用来于重启时间内控制第一电路持续建立电流路径。借此，本发明在检测到重启信号时会自发性地重新启动系统，只需相当低的成本即可达到硬件重启的目的。
文档编号G06F1/24GK101192090SQ20061016310
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月30日 优先权日2006年11月30日
发明者叶洧豪, 林轩羽 申请人:光宝科技股份有限公司